الشفق القطبي لغاز ثاني أكسيد الكربون.. كل ما تريد معرفته

هل سمعت من قبل عن الشفق القطبي لغاز ثاني أكسيد الكربون؟

ربما سمعت من قبل عن ظاهرة تُسمى بـ«الشفق القطبي»، والتي عادةً ما تُوصف على أنها مزيج خلاب من الألوان تظهر في سماء القطبين الشمالي والجنوبي، ويستمتع بمشاهدتها ورصدها محبو الفلك والعلماء الشغوفين، وينتج هذا الشفق عن تفاعل الذرات في طبقات الغلاف الجوي العليا؛ فتتكون الألوان المختلفة، وكل لون يُعبر عن عنصر معين، مثلًا ذرات الأكسجين، مسؤولة عن تكوين اللونين الأحمر والأخضر، بينما ذرات النيتروجين، تُشكل اللونين الأحمر القاني والأزرق، وهكذا.

• أخطر من ثاني أكسيد الكربون 80 مرة.. هل يمكن تنقية الغلاف الجوي منه؟
• هل تخلصنا البراكين الخاملة من ثاني أكسيد الكربون؟

ومنذ أعوام قليلة، بدأت مجموعة بحثية من الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا في ملاحظة الشفق القطبي لغاز ثاني أكسيد الكربون، ووجدوا أنّ جزيئات الغاز قد ارتفعت نسبتها في طبقات الغلاف الجوي العليا، ما جعلها سهلة الرصد، عبر بيانات حصلوا عليها من مسبار الأشعة تحت الحمراء للغلاف الجوي الموجود على القمر الصناعي «أكوا» (Aqua)، التابع لـ«الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء» (NASA). ونُشرت دراسة في دورية «جيوفيزيكال ريسرش ليترز» (Geophysical Research Letters) في 8 يونيو/حزيران 2023. وفيها كشف العلماء عن بعض الملاحظات بشأن الشفق القطبي لثاني أكسيد الكربون، والتي سنطرحها الآن. لكن قبل ذلك، لنتعمق قليلًا في طبقات الغلاف الجوي.

طبقات الغلاف الجوي

تمامًا كالكعكة، يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات، لكل واحدة منهم خصائص وسمات معينة، ونعيش في الطبقة الأولى، وهي الترابوسفير، ثم تأتي الستراتوسفير، الشهيرة باحتوائها على طبقة الأوزون، وهي المفضلة للطائرات لاستقرار الطقس فيها، بعد ذلك تأتي طبقة الميزوسفير، ومن بعدها طبقة الثرموسفير، أو كما يُطلق عليها في بعض الوقت الغلاف الحراري وفيها طبقة الأيونوسفير، وهي التي تضم أيونات وإلكترونات مشحونة وتفاعلات التأين.

عادةً ما يظهر شفق غاز ثاني أكسيد الكربون على ارتفاع 90 كيلومترا، أي في نطاق طبقة الأيونوسفير قبل «خط كارمان»، الذي يقع على ارتفاع 100 كيلومتر فوق سطح الأرض، وهي المسافة المثالية التي تدور عندها الأقمار الصناعية، منهم قمر أكوا الحامل لمسبار الأشعة تحت الحمراء للغلاف الجوي، الذي يجمع الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من سطح الأرض والغلاف الجوي يوميًا.

انبعاثات غير طبيعية

عادةً ما تحصل انبعاثات الشفق في منطقة الغلاف الحراري والمتأين في الأيونوسفير، عندما تتفاعل الجسيمات النشطة الموجودة هناك مع بعض الذرات والجزيئات الأخرى. ومن ضمن تلك الجزيئات، غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد الغازات الدفيئة، وموجود بكميات ضئيلة في الغلاف الجوي عند منطقة خط كارمان. لكن من خلال البيانات التي حصل عليها الباحثون في السنوات الأخيرة، وجدوا أنّ غاز ثاني أكسيد الكربون صار مستثارًا خلال الشفق القطبي بشكل واضح، ما زاد كمية الأشعة تحت الحمراء المنبعثة بمعدل أعلى من الطبيعي، ورصدها مسبار الأشعة تحت الحمراء للغلاف الجوي.

يرى الباحثون أنّ هذه إشارة على رفع مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ومن الممكن تتبع معدل زيادته عبر مسبار الأشعة تحت الحمراء للغلاف الجوي، ما يساعدنا في دراسة منطقة الشفق بشكل أفضل في المستقبل، وتحقيق فهم أوسع لتفاعلات الذرات النشطة مع الغلاف الجوي للأرض.